細觀纖維混凝土的案例
ABAQUS纖維混凝土細觀模型基于梁單元建模
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型，并將纖維及長方體試件分別導出為.iges格式文件備用。
將導出的纖維模型文件以部件的形式導入到ABAQUS內。
對纖維及試件分別設置材料屬性，其中纖維設置為梁截面并采用圓形剖面，且對梁方向進行指派。
建立剛體加載板并與纖維混凝土細觀模型進行裝配，并設置相互作用。
對纖維混凝土并進行網格劃分，并將上部施加豎向位移進行加載。
創建并提交作業，查看結果。
導出荷載位移曲線。
展開 三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型/細觀混凝土/纖維混凝土 ￥369
在前面的視頻中已經有了三維隨機球體骨料的細觀模型建立方法和靜力抗壓仿真分析的方法（課程封面如圖）。
簡單三維球體細觀模型的課程已更新一年半有余，后臺私信和留言中有不少同學咨詢“怎么添加纖維/有沒有纖維混凝土的模型”，由于之前一直在忙著干其他的事情，最近心血來潮，那么今天就寫了這個帖子，分享自己關于在三維細觀混凝土模型中添加纖維的一些思路和腳本建立方法。
三維隨機纖維-球體骨料細觀混凝土模型——四相（砂漿、骨料、ITZ和纖維）組分的復合混凝土模型組成效果和仿真效果如下。
在前邊的三維隨機球體模型中，投放骨料的思路十分簡單，只需要使用python代碼隨機生成一個球體特征數據，再與已存儲的球體數據進行判斷（判斷球心距與兩球體半徑之和）即可。若球心距大于半徑之和則存儲在骨料數據庫中，進行下一個球體的生成與判斷；若小于，則不存儲，進行下一個球體的生成判斷。最后使用python與abaqus之間的接口，把數據轉化為圖形即可。
把這個思路放到纖維與骨料之間的判斷中來，似乎也能進行相應的判斷。只需要生成隨機的纖維，用纖維端點坐標與骨料球心坐標，計算出球心到直線的距離就可以了，如下圖所示。
使用點到直線的距離公式判斷球體與纖維的相交，這樣看著好像沒啥問題，但其實纖維能在混凝土中分布的區域已經大大縮小了。如下圖所示，當纖維的方向指向骨料時，雖然纖維與骨料并沒有相交，但簡單地使用點到直線的距離公式，會被判斷為相交狀態，這根纖維就將被認為不能放在混凝土中。
展開 Abaqus纖維混凝土3D 泡沫混凝土 三維隨機幾何 三維混凝土細觀 多面體骨料建模
模型實例
以下是Abaqus內纖維混凝土的模型，纖維是采用三維圓柱體模擬的，混凝土內的骨料采用的是實體的球體。纖維及骨料均可設置不同的尺寸，并且各類型的數目不受限制，即可設置多種纖維及球體骨料大小。
研究進展
在Abaqus內建立混凝土細觀模型，如鋼纖維混凝土、不干涉球體骨料、多面體骨料模型等，是進行混凝土性能研究的主流方法之一。而在進行Abaqus混凝土細觀模擬時，隨機骨料及隨機纖維等幾何模型的構件是主要的難點所在。
為了在Abaqus內建立混凝土模型，有學者采用Abaqus命令的方式，但這需要有一定的程序設計基礎，并且需要反復改參、調試，極為不便。也有采用Abaqus混凝土建模插件實現的方式，這極大的節省了模型建立的耗時，如Abaqus混凝土多邊形或Abaqus混凝土三維球體骨料插件等，但其實現的模型較為簡單，幾何模型單一。
建模方案
這里介紹一種通過AutoCAD軟件建立纖維混凝土三維模型后導入到Abaqus內的方式。可實現多種混凝土模型的快速構建。CAD導入Abaqus的方法簡單，將CAD文件輸出為.sat格式，然后在Abaqus內選擇導入部件，選擇對應的.sat文件即可。
下面是通過該方法建立的Abaqus隨機幾何模型。
插件介紹
本插件可以生成多種形式的隨機三維幾何，用于Abaqus混凝土模型的建立，也可用于再生骨料混凝土、泡沫混凝土、加氣混凝土等方面。理論上講，只要幾何存在相似性，可進行模型簡化的，均可采用這種方式進行建模。
插件的詳細介紹及下載見下方鏈接：
CAD隨機幾何3D插件
展開 細觀纖維混凝土建模腳本
有需要的可以私聊
comsol聯合Matlab生成纖維、骨料細觀混凝土模型（附球形骨料代碼、纖維代碼） ￥99
本課程旨在介紹如何利用matlab與comsol連接，并利用matlab語言批量對comsol進行幾何建模，生成復雜、隨機的模型，如纖維、骨料等。可根據需要進行開裂分析等，效果圖如下：
寫在前面：[首先確定自己已安裝COMSOL Multiphysics 5.6 with MATLAB，
如果電腦上先安裝comsol，再安裝matlab的話一般不會出現這個程序。
解決方法：卸載已安裝的comsol，先安裝matlab，再安裝comsol，在安裝過程中會提示關聯matlab，安裝完成后即可出現該程序。]
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comsol與matlab連接之隨機球形骨料生成腳本教學
（1）運行COMSOL Multiphysics 5.6，并以此點擊模型向導→三維→完成。此時在模型開發器中右鍵幾何，選擇球體
此時我們可以定義球體半徑為2，坐標[x,y,z]為[3，4，5]并構建選定對象，如下圖所示
至此為止，我們已在comsol中生成了1個球體，那么接下來介紹如何利用Matlab生成一定數量和半徑的球體。
展開 ANSYS\ABAQUS纖維混凝土細觀骨料模型建立及網格劃分 ￥1.1
《基于三維隨機細觀模型的珊瑚混凝土力學性能模擬》一文中建立了考慮界面層（ITZ）、骨料、砂漿的三相混凝土模型，并采用“背景投影法（網格映射法）”建立了六面體非均質混凝土有限元模型。</p><p class="ql-align-justify">相比均質有限元模型，非均質有限元模型的仿真結果可信度更高，仿真效果更好，與實際破壞情況更為吻合，該方法具有廣泛的運用前景，可用于靜態力學試驗、動態力學試驗、爆破領域、建筑結構領域等。</p><p class="ql-align-justify">在有限元分析中，網格質量的好壞極大程度影響模擬的收斂性，尤其對于顯式動態分析案例中，為了避免網格畸變導致計算時間長、計算結果不收斂等問題，大多采用六面體網格進行計算。因此，本文對非均質纖維混凝土模型分別進行了四面體網格、六面體網格劃分的對比，并對該類網格劃分問題的步驟進行闡述。</p><p class="ql-align-justify">步驟一：采用Python、Fortran、APDL等編程語言生成隨機骨料及纖維，判定骨料與骨料之間，纖維與纖維之間，纖維與骨料之間互不侵入。基于此，生成骨料半徑、中心坐標，纖維起始點和終止點的坐標。</p><p class="ql-align-justify">步驟二：將坐標信息導入ANSYS或ABAQUS中，結合軟件自帶建模語言進行建模及網格劃分，四面體網格可通過hypermesh進行精細網格劃分，也可采用自編網格投影法進行六面體網格劃分，不同方法均存在利弊。六面體網格計算時間大量縮短，但骨料形狀為類球體，是否能投影為球體與單元網格尺寸大小有關，四面體網格計算時間較長，劃分形狀與球體基本一致。</p><p class="ql-align-justify">步驟三：進行材料、單元幅值，開展不同有限元分析。
展開 ABAQUS纖維骨料ITZ孔隙細觀混凝土模型
本案例介紹在ABAQUS內建立包含骨料、界面過渡區、纖維、孔隙在內的多相材料二維纖維混凝土細觀模型。
采用CAD纖維混凝土2D插件在AutoCAD內建立二維纖維混凝土模型，纖維混凝土模型的不同組分已分圖層進行繪制，需要對不同圖層內容分別另存為dxf文件。
在Abaqus內將建立的模型文件以草圖的形式分別導入，這里只展示骨料草圖內容。
通過草圖建立二維部件模型，這里展示的是纖維部件。
其中界面過渡區部件需要將直接導入的過渡區與骨料進行一次切割幾何完成。
將各個部件裝配為整體，將模型中的孔隙部分進行挖除。
可對模型中的不同部分分別設置材料。
展開 CAD纖維混凝土2D插件 纖維混凝土建模 ￥699
功能說明
插件可在AutoCAD軟件內生成二維纖維混凝土模型，模型可導入COMSOL、Abaqus、ANSYS等有限元軟件內，用于纖維混凝土的仿真模擬。
插件生成的纖維混凝土模型包括骨料、界面過渡區（ITZ）、纖維、孔隙、砂漿基體等部分，且每部分分圖層進行繪制，方便分別導入到其他軟件內。
說明提醒
插件需要注冊，注冊后可永久使用，版本更新不影響注冊狀態，注冊請聯系QQ：1135122921。
樣圖下載
纖維混凝土2D樣圖.rar
ANSYS混凝土三維隨機骨料 混凝土細觀 隨機球體 顆粒增強復合材料建模
研究進展
通過ANSYS進行混凝土細觀模型的構建是進行混凝土性能分析的有效方法，在ANSYS內構建混凝土細觀模型是分析的前提。現階段在ANSYS內進行隨機混凝土模型構建的主流方法是通過APDL命令流等形式，這要求研究者應具有一定的程序設計能力。
為了方便快捷的構建出混凝土細觀幾何模型，這里提出另一種建模方案，通過AutoCAD模型導入的方式，實現無編程構建混凝土隨機骨料。
模型構建
1、CAD模型生成
首先采用CAD隨機球體顆粒插件在AutoCAD內構建三維球體幾何模型：
插件可指定生成隨機分布的不相交的球體顆粒，同時生成與球體顆粒裝配的帶有孔洞的長方體基體。同時對顆粒的粒徑大小、比例等都能進行控制。
將生成的三維球體幾何模型導出為.sat格式文件備用。
2、ANSYS Workbench 導入
打開ANSYS Workbench，在幾何內進行導入預先保存的.sat文件：
后續進行網格劃分等操作，在ANSYS Workbench內進行即可：
插件下載
建模用到的CAD插件下載：
CAD隨機球體顆粒插件
展開 纖維混凝土 XFEM 案例教學?（含視頻教學+纖維腳本） ￥19.98
1、 引言?
本案例借助擴展有限元法（XFEM），深入探究纖維混凝土在受力狀態下的裂縫擴展特性及力學響應規律。通過構建合理的有限元模型，并運用 XFEM 處理裂縫問題，實現對纖維混凝土復雜力學行為的高精度模擬，最終完成對裂縫擴展過程及力學性能的分析與研究。?
2、 幾何模型與材料參數?
（1） 模型構建?
建立三維實體模型來模擬纖維混凝土試件，混凝土試件尺寸設定為 200×120×1000，單位：mm，實際應用中需依據具體試驗場景和需求設定準確參數）。在建模過程中，充分考慮纖維的隨機分布特性，可采用特定的算法或方法在模型中植入纖維，以更真實地反映纖維混凝土的實際結構。?
（a）混凝土 （b）纖維
（c）墊塊 （d）裂紋
圖1 纖維混凝土部件
（2） 材料屬性?
分別定義混凝土和纖維的材料參數。對于混凝土，需明確其彈性模量、泊松比、抗拉強度、密度、斷裂能等力學參數，以及導熱系數、比熱容等熱物理參數（若涉及熱 - 力耦合分析）。
對于纖維材料，要確定其彈性模量、抗拉強度、密度、直徑和長度等參數。此外，還需定義纖維與混凝土之間的界面屬性，如界面粘結強度、界面摩擦系數等，以準確模擬纖維與混凝土之間的相互作用。?
3、 XFEM 原理應用
基于 XFEM 的基本原理，在模型中引入裂縫單元。XFEM 通過富集函數來描述裂縫附近的位移場，能夠在不重新劃分網格的情況下準確模擬裂縫的萌生、擴展和分叉等復雜過程。對于纖維混凝土，需考慮纖維對裂縫擴展的抑制作用，在 XFEM 的理論框架下，將纖維的增強效果納入模型計算中。?
4、 分析步設置?
（1） 分析類型?
分析類型設定為靜力 - 通用分析步，設定分析時間長度為1 ，同時啟用幾何非線性以考慮結構的大變形效應。
展開 ANSYS纖維混凝土 三維隨機纖維 鋼纖維 纖維復合材料建模
在ANSYS內構建隨機分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導入的方法，在這里對CAD生成隨機纖維及導入ANSYS進行詳細介紹。
首先采用CAD隨機三維纖維插件進行纖維及基體材料的幾何模型構建，插件可指定數目、直徑、長度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴格控制纖維之間不發生干涉，同時插件會在CAD內生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長方體基體。
設置好參數運行CAD隨機三維纖維插件，生成所需要的三維纖維幾何模型，模型建立完成后，需要另存為.sat文件，以備ANSYS導入。
打開ANSYS Workbench，新建一個分析，在Geometry上右鍵，選擇導入剛才保存的.sat纖維模型文件：
模型是包括圓柱體纖維、帶孔的長方體基體兩部分。纖維及長方體基體均為實體。
生成后就可以進行網格劃分、模擬分析等操作了。
建模所用到的插件：
CAD_隨機三維纖維插件
展開 
細觀混凝土建模
可生成任意形狀（外部輪廓）的細觀混凝土幾何模型與網格，分離式建模
支持多種軟件計算
有意私聊
COMSOL隨機纖維 纖維混凝土建模
先看一下網格劃分后最終的模型圖：
在COMSOL內建立纖維模型可采用CAD導入的方式，這里有可以直接使用的CAD纖維建模插件，可一鍵式生成所需要的纖維模型。
模型建立完成后，需要另存為.sat文件，以備COMSOL導入。
打開comsol，在幾何菜單下選擇導入，選擇.sat文件導入即可。
模型包括圓柱體纖維、帶孔的長方體基體兩部分。
當然采用插件也可以生成其他形式的COMSOL隨機幾何模型。如COMSOL模擬巖石的節理、短纖維混凝土等。
在本教程中所用到的插件下載：
CAD_隨機三維纖維插件
展開 二維混凝土細觀模型
基于Python語言對abaqus進行二次開發，從細觀層面建立混凝土細觀模型，根據二維平面瓦拉文公式，實現多級配骨料含量細觀模型建立。需要的聯系我QQ827590183
混凝土細觀模型調整收斂
基于Python語言對abaqus進行二次開發，從細觀層面建立混凝土細觀模型，根據瓦拉文公式計算出多級配骨料含量，實現多級配骨料隨機投放與干涉檢驗，建立圓形，多邊形骨料模型。賦予模型混凝土塑性損傷本構，施加位移荷載作用下的壓縮與拉伸收斂調試。
